Dieses autonome Instrumentenset, das mit Solarenergie betrieben wird, verfügt über eigene Computer- und Kommunikationsgeräte und integriert ein Schutzsystem gegen die extremen Temperaturen des lunaren Tages und die eiskalten Bedingungen der Nacht.
Erste seismische Ereignisse auf dem Mond
Nachdem FSS im Rahmen der NASA-Initiative CLPS (Commercial Lunar Payload Services - Kommerzielle Mondnutzlastdienste) von einem Mondlander zur Oberfläche gebracht wird, sendet es die ersten seismischen Daten vom Mond seit den Seismometern des Apollo-Programms, die vor fast 50 Jahren in Betrieb genommen wurden. Darüber hinaus liefert es die ersten seismischen Messungen der Rückseite des Mondes.
Das FSS-Instrument, das bis zu 30 Mal empfindlicher ist als seine Apollo-Vorgänger, wird die Hintergrundaktivität des Mondes aufzeichnen, die durch winzige Mikrometeoriten verursacht wird, welche auf die Oberfläche treffen. Die Quantifizierung dieser Einschläge wird dazu beitragen, die Sicherheitsmaßnahmen für zukünftige Artemis-Astronauten zu verbessern.
Planetologen sind gespannt darauf, was FSS über die innere Aktivität und Struktur des Mondes enthüllen wird, um besser zu verstehen, wie er sich gebildet und entwickelt hat, sowie die Entwicklung der Gesteinsplaneten, einschließlich der Erde.
Die Technologie der beiden Seismometer, die das Instrument Farside Seismic Suite der NASA bilden, hat über tausend Erdbeben auf dem Mars entdeckt.
Das bisher empfindlichste Instrument zur Messung von Erdbeben und Meteoriteneinschlägen auf anderen Planeten als der Erde bereitet sich auf die mysteriöse Rückseite des Mondes vor.
Es handelt sich um eines der beiden an die Mondoberfläche angepassten Seismometer, die ursprünglich für den Marslander InSight der NASA entwickelt und am IPGP konstruiert wurden, um mehr als 1.300 Marsbeben vor dem Ende der Mission im Jahr 2022 zu registrieren.
Es wird auch eine drängende Frage zu den Mondbeben beantworten: Warum haben die Apollo-Instrumente nur geringe seismische Aktivitäten auf der Rückseite des Mondes erkannt? Eine mögliche Erklärung könnte sein, dass etwas in der tiefen Struktur des Mondes den Großteil der Beben auf der Rückseite dämpft und sie für die Apollo-Seismometer auf der Vorderseite schwerer erkennbar macht. Eine andere Erklärung könnte sein, dass es auf der Rückseite einfach weniger Beben gibt, die sich in der Struktur der Oberfläche deutlich von der erdzugewandten Seite unterscheidet.
"FSS wird Antworten auf Fragen liefern, die wir uns seit Jahrzehnten über den Mond stellen", sagte Mark Panning, Hauptforscher der FSS-Mission am JPL und Wissenschaftler des InSight-Projekts. "Wir freuen uns darauf, mit dem Empfang dieser Daten zu beginnen".
Die Wissenschaft vom Mars zum Mond
Die beiden komplementären Instrumente der Farside Seismic Suite stammen von der InSight-Mission und wurden angepasst, um in den Bedingungen der Mondgravitation zu funktionieren – weniger als die Hälfte der Gravitation des Mars, die selbst etwa ein Drittel der Erdgravitation beträgt.
Das SEIS-Seismometer der Mars-InSight-Mission.
Sie beinhalten eine Batterie, einen Computer und elektronische Komponenten innerhalb einer würfelförmigen Struktur, die von einer Isolierung umgeben und in einem schützenden Außenwürfel untergebracht ist. Auf der Spitze des Landers installiert, dem sie überleben sollen, wird das FFS-Ensemble mindestens 4,5 Monate lang kontinuierlich Daten sammeln, während der langen kalten Mondnächte.
Das sehr breitbandige Seismometer, oder VBB (Very Broad Band), ist das empfindlichste Seismometer, das jemals für die Weltraumforschung gebaut wurde. Es ist in der Lage, Bewegungen in der Größenordnung eines einzelnen Wasserstoffatoms zu erfassen. Es handelt sich um einen großen Zylinder mit etwa 14 Zentimetern Durchmesser, der die Auf- und Abwärtsbewegungen mit einem von einer Feder gehaltenen Pendel misst. Ursprünglich wurde es als Ersatzinstrument ("flight spare") für die InSight-Mission vom CNES gebaut. Das französische Team nennt das VBB-Gehäuse "den Camembert", da es ähnliche Proportionen wie der gleichnamige Käse hat.
Philippe Lognonné vom Institut für Geophysik in Paris (IPGP), Hauptforscher des InSight-Seismometers und Professor an der Universität Paris Cité, ist Co-Forscher des FSS-Projekts und verantwortlich für das VBB-Instrument. "Wir haben viel mit diesem Instrument gelernt und freuen uns sehr, diese Erfahrung nun nutzen zu können, um die Geheimnisse des Mondes zu entschlüsseln", sagte er.
Das kleinere Seismometer der Suite, der Sensor für kurze Perioden (Short Period sensor - SP), wurde von Kinemetrics in Pasadena, Kalifornien, in Zusammenarbeit mit der Universität Oxford und dem Imperial College London gebaut. Diese scheibenförmige Ausrüstung misst Bewegungen in drei Richtungen mittels mikroskopischer Sensoren, die auf drei etwa 25 Millimeter breiten quadratischen Siliziumchips platziert sind.
Anlauf zur Expedition
Die Nutzlast des FSS wurde im letzten Jahr am JPL zusammengebaut. In den letzten Wochen wurde sie strengen Umweltprüfungen unterzogen, die Vakuum- und extremen Temperaturbedingungen des Weltraums sowie starken Vibrationen simulierend, die die Raketenbewegung beim Start nachahmen.
"Das JPL-Team war von Anfang an begeistert, mit unseren französischen Kollegen auf den Mond zu gehen", sagte Ed Miller, Projektleiter des FSS am JPL und, wie Panning und Lognonné, Mitglied der InSight-Mission. "Wir sind gemeinsam zum Mars gegangen und nun können wir den Mond betrachten und wissen, dass wir dort etwas aufgebaut haben. Darauf werden wir sehr stolz sein."
Die NASA hat kürzlich auch ein weiteres seismisches Gerät für den Langzeiteinsatz ausgewählt, das Astronauten möglicherweise am Südpol des Mondes installieren könnten. FSS könnte eines der Glieder eines möglichen globalen geophysikalischen Mondnetzwerks werden.